XRF原理

X射线荧光光谱分析

(2010-04-02 20:46:52)

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分类：X射线荧光原理

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X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是

0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。

1.1 X射线荧光光谱分析的基本原理

当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为10-12-10-14s，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。这个过程称为驰豫过程。驰豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应，所逐出的次级光电子称为俄歇电子。它的能量是特征的，与入射辐射的能量无关。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。图1-1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。

K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K 系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图1-2)。

如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量ΔE释放出来，且ΔE=EK-EL，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是Kα射线，同样还可以产生Kβ射线，L系射线等。莫斯莱(H.G.Moseley) 发现，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：

λ=K(Z-s)-2

这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数。

而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：E=hν=hC/λ

式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,C荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

1.2 X射线荧光光谱仪

用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。图1-3是这两类仪器的原理图。

现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下：

X射线管

两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。图1-4是X射线管的结构示意图。灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一般为50kV）,灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源，其短波限0λ与高压U之间具有以下简单的关系

λ0(nm)=1.23984÷U

只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收限lmin时，才能有效的激发出X射线荧光。大于lmin的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。

X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率的0.2%左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。

分光系统

分光系统的主要部件是晶体分光器，它的作用是通过晶体衍射现象把不同波长的X射线分开。根据布拉格衍射定律2dsinθ=nλ，当波长为λ的X射线以θ角射到晶体,如果晶面间距为d，则在出射角为θ的方向，可以观测到波长为λ=2dsinθ的一级衍射及波长为λ/2, λ/3----- 等高级衍射。改变θ角，可以观测到另外波长的X射线，因而使不同波长的X 射线可以分开。分光晶休靠一个晶体旋转机构带动。因为试样位置是固定的，为了检测到波长为λ的荧光X射线，分光晶体转动θ角,检测器必须转动2θ角。也就是说,一定的2θ

角对应一定波长的X射线，连续转动分光晶体和检测器，就可以接收到不同波长的荧光X

射线见(图1-5)。

一种晶体具有一定的晶面间距，因而有一定的应用范围，目前的X射线荧光光谱仪备有不同晶面间距的晶体，用来分析不同范围的元素。上述分光系统是依靠分光晶体和检测器的转动,使不同波长的特征X射线接顺序被检测，这种光谱仪称为顺序型光谱仪。另外还有一类光谱仪分光晶体是固定的,混合X射线经过分光晶体后,在不同方向衍射，如果在这些方向上安装检测器，就可以检测到这些X射线。这种同时检测多种波长X射线的光谱仪称为同时型光谱仪，同时型光谱仪没有转动机构，因而性能稳定，但检测器通道不能太多，适合于固定元素的测定。

此外，还有的光谱仪的分光晶体不用平面晶体，而用弯曲晶体，所用的晶体点阵面被弯曲成曲率半径为2R的圆弧形,同时晶体的入射表面研磨成曲率半径为R的圆弧,第一狭缝,第二狭缝和分光晶体放置在半径为R的圆周上,使晶体表面与圆周相切,两狭缝到晶体的距离相等（见图1-6），用几何法可以证明，当X射线从第一狭缝射向弯曲晶体各点时，它们与点阵平面的夹角都相同，且反射光束又重新会聚于第二狭缝处。因为对反射光有会聚作用,因此这种分光器称为聚焦法分光器，以R为半径的圆称为聚焦圆或罗兰圆。当分光晶体绕聚焦圆圆心转动到不同位置时,得到不同的掠射角θ，检测器就检测到不同波长的X射线。当然，第二狭缝和检测器也必须作相应转动，而且转动速度是晶体速度的两倍。聚焦法分光的最大优点是荧光X射线损失少，检测灵敏度高。

检测记录系统

X射线荧光光谱仪用的检测器有流气正比计数器和闪烁计数器。(图1-7)是流气正比计数器结构示意图。它主要由金属圆筒负极和芯线正极组成,筒内充氩（90%）和甲烷（10%）的混合气体，X射线射入管内，使Ar原子电离,生成的Ar+在向阴极运动时，又引起其它Ar原子电离，雪崩式电离的结果，产生一脉冲信号，脉冲幅度与X射线能量成正比。所以这种计数器叫正比计数器，为了保证计数器内所充气体浓度不变，气体一直是保持流动状态的。流气正比计数器适用于轻元素的检测。

另外一种检测装置是闪烁计数器(图1-8)。闪烁计数器由闪烁晶体和光电倍增管组成。X射线射到晶体后可产生光，再由光电倍增管放大，得到脉冲信号。闪烁计数器适用于重元素的检测。除上述两种检测器外,还有半导体探测器，半导体探测器是用于能量色散型X射线的检测（见下节）。这样，由X光激发产生的荧光X射线，经晶体分光后，由检测器检测，即得2θ-荧光X射线强度关系曲线，即荧光X射线谱图，图1-9是一种合金钢的荧光X射线谱。

能量色散谱仪

以上介绍的是利用分光晶体将不同波长的荧光X射线分开并检测，得到荧光X射线光谱。能量色散谱仪是利用荧光X射线具有不同能量的特点，将其分开并检测，不必使用分光晶体，而是依靠半导体探测器来完成。这种半导体探测器有锂漂移硅探测器，锂漂移锗探测器，高能锗探测器、Si-PIN光电二极管探测器（图1-10）等。早期的半导体探测器需要利用液氮制冷，随着技术的进步，新型的探测器利用半导体制冷技术代替了笨重的液氮罐，只有大拇指般粗细。

X光子射到探测器后形成一定数量的电子-空穴对，电子-空穴对在电场作用下形成电脉冲，脉冲幅度与X光子的能量成正比。在一段时间内，来自试样的荧光X射线依次被半导体探测器检测，得到一系列幅度与光子能量成正比的脉冲，经放大器放大后送到多道脉冲分析器（通常要1000道以上）。按脉冲幅度的大小分别统计脉冲数，脉冲幅度可以用X光子的能量标度，从而得到计数率随光子能量变化的分布曲线，即X光能谱图（图1-11）。能谱图经计算机进行校正，然后显示出来，其形状与波谱类似，只是横座标是光子的能量。

图1-11 用放射性同位素fe55照射Si-PIN探测器得出的谱图

图1-12 典型的多元素谱图

能量色散的最大优点是可以同时测定样品中几乎所有的元素（图1-12）。因此，分析速度快。另一方面，由于能谱仪对X射线的总检测效率比波谱高，因此可以使用小功率X光管激发荧光X射线。另外，能谱仪没有波谱仪那么复杂的机械机构，因而工作稳定，仪器体积也小。从现在的发展趋势来看，能谱仪已经逐渐在各个领域替代波谱仪。

定性定量分析方法

样品制备

进行X射线荧光光谱分析的样品，可以是固态，也可以是水溶液。无论什么样品，样品制备的情况对测定误差影响很大。对金属样品要注意成份偏析产生的误差；化学组成相同，热处理过程不同的样品，得到的计数率也不同；成份不均匀的金属试样要重熔，快速冷却后车成圆片；对表面不平的样品要打磨抛光；对于粉末样品，要研磨至300目-400目，然后压成圆片，也可以放入样品槽中测定。对于固体样品如果不能得到均匀平整的表面，则可以把试样用酸溶解，再沉淀成盐类进行测定。对于液态样品可以滴在滤纸上，用红外灯蒸干水份后测定，也可以密封在样品槽中。总之，所测样品不能含有水、油和挥发性成份，更不能含有腐蚀性溶剂。如果不能破坏待测样品，而该待测样品的表面又不平整（比如说贵金属首饰），利用天瑞公司独有的修正算法测量及计算，也可以达到令人满意的效果。

定性分析

不同元素的荧光X射线具有各自的特定波长或能量，因此根据荧光X射线的波长或能量可以确定元素的组成。如果是波长色散型光谱仪，对于一定晶面间距的晶体，由检测器转动的2θ角可以求出X射线的波长λ，从而确定元素成份。对于能量色散型光谱仪，可以由通道来判别能量，从而确定是何种元素及成份。事实上，在定性分析时，可以靠天瑞公司的自动定性识别算法自动识别谱线，给出定性结果。但是如果元素含量过低或存在元素间的谱线干扰时，仍需人工鉴别。首先识别出X光管靶材的特征X射线和强峰的伴随线，然后根据能量标注剩余谱线。在分析未知谱线时，要同时考虑到样品的来源，性质等因素，以便综合判断。含量定量分析

X射线荧光光谱法进行定量分析的依据是元素的荧光X射线强度Ii与试样中该元素的含量Ci成正比：

Ii=Is*Ci

式中，Is为Ci=100%时，该元素的荧光X射线的强度。根据式(1-1)，可以采用标准曲线法，

增量法，内标法等进行定量分析。但是这些方法都要使标准样品的组成与试样的组成尽可能相同或相似，否则试样的基体效应或共存元素的影响，会给测定结果造成很大的偏差。所谓基体效应是指样品的基本化学组成和物理化学状态的变化对X射线荧光强度所造成的影响。化学组成的变化，会影响样品对一次X射线和X射线荧光的吸收，也会改变荧光增强效应。例如，在测定不锈钢中Fe和Ni等元素时，由于一次X射线的激发会产生NiKα荧光X射线，NiKα在样品中可能被Fe吸收，使Fe激发产生FeKα，测定Ni时，因为Fe的吸收效应使结果偏低，测定Fe时，由于荧光增强效应使结果偏高。这时需要用各种算法进行修正，经过多年的潜心研究和技术积累，天瑞仪器公司已经有了多种非常有效的修正算法，足以应对复杂多变的样品基体，并且在实际应用中为客户解决了一个又一个难题。

厚度定量分析

⑴单层薄膜厚度：

X射线荧光光谱法进行厚度定量分析的依据是厚度为t的薄膜元素的荧光X射线强度It与无限厚（实际达到饱和厚度即可）薄膜元素的荧光X射线强度I∞有如下关系：

It/I∞=1-e(k*t)

式中，k为与薄膜有关的一个常数

⑵多层薄膜厚度：

多层薄膜的厚度定量分析跟单层薄膜是类似的，但是需要考虑外层薄膜对内层薄膜荧光的吸收作用，算法更加复杂，在这里就不详细说明了。

总结

X射线荧光光谱法有如下特点：

分析的元素范围广，从Na11到U92均可测定；

荧光X射线谱线简单，相互干扰少，样品不必分离，分析方法比较简便；

分析浓度范围较宽,从常量到微量都可分析。重元素的检测限可高达1ppm，轻元素稍差；

分析样品不被破坏，分析快速，准确，便于自动化。

第一性原理计算原理和方法

第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质就是旧键的断裂与新建的形成,参与成键原子的电子壳层重新组合就是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排,借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学,为解决这一问题提供了一般的方法,然而,对于一些实际的体系,不引入一些近似,就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似与关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 2、1 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方法 (SCF-MO)就是各种计算方法的理论基础与核心部分,因此在介绍本文计算工作所用方法之前,有必要对其关键的部分作一简要阐述。 2、1、1 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便,这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本近似,给出SCF MO 方法的一些基本方程,并对这些方程作简略说明,因为在大量的文献与教材中对这些方程已有系统的推导与阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构与性质,在非相对论近似下,须求解 R AB =R 图2-1分子体系的坐标

定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ (2、1) 其中分子波函数依赖于电子与原子核的坐标,Hamilton 算符包含了电子p 的动能与电子p 与q 的静电排斥算符, ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2、2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? (2、3) 与电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2、4) 式中Z A 与M A 就是原子核A 的电荷与质量,r pq =|r p -r q |,r pA =|r p -R A |与R AB =|R A -R B |分别就是电子p 与q 、核A 与电子p 及核A 与B 间的距离(均以原子单位表示之)。上述分子坐标系如图2、1所示。可以用V(R,r)代表(2、2)－(2、4)式中所有位能项之与 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2、5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程与Hamilton 算符就是以原子单位表示的,这样表示的优点在于简化书写型式与避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中,长度的原子单位就是Bohr 半径

第一性原理简介

第一性原理是什么 第一性原理怎么用 1什么是第一性原理 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解的算法，称为第一性原理。广义 的第一原理包括两大类，以Hartree-Fock自洽场计算为基础的从头算和 （DFT计算。 从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、、Hartree-Fock自洽场、等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用 以密度泛函理论（DFT）为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的第一性原理电子结构计算方法，与传统的解析方法一样，不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等，以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等，而且它还可以帮助人们预言许多新的

物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些结果能够与实验直接进行比较一些应用程序的发展乃至商业软件的发布，导致了基于密度泛函理论的第 一原理计算方法的广泛应用。 密度泛函理论（DFT）为第一性原理中的一类，在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中，密度泛函理论（DFT及其计算已经快速发展成 为材料建模模拟的一种“标准工具”。 密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度（DOS、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用 目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio 、VASP软件。其中Materials Studio （简称MS是专门为材料科学领域研究者幵发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。 模块简介 Materials Studio 采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面， 允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。 目前，Materials Studio 软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio 的其他产品。是Materials Studio 产品系列的核心模块。 Discover: Materials Studio 的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学 方法，以仔细推导的力场作为基础，可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。

RoHS测试流程及XRF使用手册

测定事例１（纯塑料） 塑料部品 测定样品 测定样品后出现的波形 [测定顺序]用XRF 测定样品：检测出Pb ，再使用ICP 进行分析 ［定量结果］ [结论]：均质材料测试结果较准确 测定事例２（塑料＋金属复合品１） 乙稀 测定样品 测定样品整体后出现的波形 只测定被包材料后出现的波形 [测定顺序]： 只测定被包材料：以下是Pb 的定量结果 ［定量结果］ [结论]对于复合样品的测量，要得到准确的测量值，有必要将样品按材质拆分 后分析

测定事例３（塑料＋金属复合品２） 金属插头 测定试料测定样品整体后出现的波形只测定被包材料后出现的 波形 [测定顺序] 测定样品整体：检测出Pb只测定被包材料：检测出Pb使用ICP进行分析 [定量结果] 测定事例4 金属部品(无表面处理) 金属部品（无表面处理）中含有Pb的事例 测定样品样品就那样测定后的波峰 [测定顺序] 样品就那样测定：检测出Pb ICP分析 [定量结果]

测定事例5 金属部品(无表面处理) 金属部品（无表面处理）中含有Cd 的事例 测定样品 样品的波形 [测定顺序] 样品就那样测定：检测出 Cd 使用ICP 分析 [定量结果] 测定事例6（被镀金属部品１） 金属部品（镀品）：铁（Fe ）–素材中含有Pb 的事例 测定样品 样品就那样测定后的 波形 测定样品（除去镀 层） 除去镀层测定后的 波形 [测定顺序] 样品就那样测定：检测出Pb 除去镀层的样品：检测出Pb 使用ICP 分析 [定量结果] [结论]：镀品有必要将镀除去后再测定

该样品的铅存在于钢基材，镀层不含有铅，而Rohs对钢的含铅最大允许值为3500ppm，故该样品符合Rohs要求

第一性原理

第二章 第一性原理计算方法与软件介绍 19世纪末，科学家们发现经典力学和经典电动力学在描述物质的微观系统时存在明显不足，对实验中的许多现象不能做出真正合理的解释。鉴于此，20世纪初物理学家们在旧量子论的基础上建立了量子力学，主要研究原子、分子、凝聚态物质等内部微观粒子的结构、运动规律等性质，目前已广泛应用于物理、化学、材料等学科领域。随着量子力学理论的不断完善，并结合日趋成熟的计算机技术，量子计算模拟成为了现代科学中必不可少的研究手段之一。第一性原理计算(First-principles calculation)，亦称为从头算(Ab-initio calculation)。该计算方法可根据量子力学基本原理，基于密度泛函理论对材料微观体系的状态和性质进行理论上的预测，且计算过程中不需要使用任何经验参数，只需要一些基本物理量(电子电荷质量e 、电子静止质量m 0、光速c 、普朗克常数h 、波尔兹曼常数k B )。本工作所选用的计算程序为Materials Studio 软件中的CASTEP 量子力学模块，该模块是基于密度泛函理论的从头算量子力学程序。本章节将简要的介绍密度泛函理论和CASTEP 计算模块。 2.1密度泛函理论概述 第一性原理主要的研究对象是多原子体系。它依据量子力学原理，且在无任何实验参数引入的情况下，将多原子体系当作由自由电子和原子核组成的多粒子体系进行处理。然而，关于量子力学中多粒子体系处理的出发点则为著名的薛定谔方程(Schr?dinger Equation)。Schr?dinger 方程是量子力学的一个基本方程，也是第一性原理计算方法的核心，它是由奥地利物理学家薛定谔(Schr?dinger)于1926年提出的。该方程可用于描述微观粒子的运动规律，故亦被称为薛定谔波动方程(Schr?dinger Wave Equation)，其定态方程描述如下： 2 2[()]()(,)2V r r,t i r t t ψψμ?-?+=? (2-1) 式中?为约化普朗克(Plank)常数；μ和V(r)分别表示粒子质量和势场；r 和t 则为体系中所有电子与原子核的位置坐标；Ψ(r,t)是系统波函数，即运动的微观粒子

第一性原理简介

第一性原理是什么？ 第一性原理有什么用？ 第一性原理怎么用？ 怎样将第一性原理与实 践结合起来？ 什么是第一性原理？1原理，量子力学根据原子核和电子互相作用的原理及 其基本运动规律，运用第一性称为经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，从具体要求出发，计算为基础的从头算。广义的第一原理包括两大类，以

Hartree-Fock自洽场原理DFT）计算。密度泛函理论和（自从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、薛定谔方程、Hartree-Fock因此我通过向师兄密度泛函理论等许多对我来说很陌生的物理化学定义。洽场、请教和上网查资料一点点 的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用为基础以及在此基础上发展起 来的简单而具有一定精(DFT)以密度泛函理论,的第一性原理电子结构计算方法 和广义梯度近似(GGA)度的局域密度近似(LDA)不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函与传统的解析方法一样,以及在此基础上所得到的体现体系宏,数、态密度、费米面、电子间互作用势等,穆斯堡尔谱等等比热、电导、观物理特性的参量如结合能、电离能、光电子谱、密度泛函计算的一些而且它还可以帮助人们预言许多新的物理现象和物理规律。． 导致了,结果能够与实验直接进行比较,一些应用程序的发展乃至商业软件的发布基于密度泛函理论的第一原理计算方法的广泛应用。为第一性原理中的一类，在物理系、化学、材料科学以(DFT)密度泛函理论）及其计算已经快速发展成为材料建模DFT及其他工程领域中，密度泛函理论（模拟的一种“标准工具”。密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度（DOS）、 光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用？其中ASP、软件。V目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio）是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在MSMaterials Studio（简称使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，上的模拟软件。PC模拟无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。并对各种晶体、的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。模块简介Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面，允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前，Materials Studio软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。 Discover: Materials Studio的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学方法，以仔细推导的力场作为基础，可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。． COMPASS: 支持对凝聚态材料进行原子水平模拟的功能强大的力场。是第一个由凝聚态性质以及孤立分子的各种从头算和经验数据等参数化并经验证的从头算力场。可以在很大的温度、压力范围内精确地预测孤立体系或凝聚态体系中各种分子的结构、构象、振动以及热物理性质。 Amorphous Cell: 允许对复杂的无定型系统建立有代表性的模型，并对主要性质进行预测。通过观察系统结构和性质之间的关系，可以对分子的一些重要性质有更深入的了解，从

化学品物料xrf测试规范

化学品物料XRF测试规范 （QC080000-2012） 1.目的 1.1规范化学品来料的检测，以确保所购化学品原材料及用原材料生产的物料通过测试，得到的数值符合客户对产品的环保要求，确保客户收到美好健康的产品。 2.测量范围 2.1宜家客户产品所用的化学品原材料。 2.2宜家产品在生产过程中的配料、配件、成枝。 2.3非宜家客户对产品有环保要求，须做测试的原材料。 2.4可测试物料范围： 2.4.1塑胶PE类(包括PET、PU、EVA、PVC、) 2.4.2色粉类（包括植毛粉） 2.4.3涂料类（包括油漆、水性涂料、胶浆、稀释剂、助剂） 2.4.4金属类（包括有包胶或有表面涂层的金属） 3.测量设备工具及功能 3.1XRF测试仪(测试XRF九项：Pb铅As砷Cr铬Br溴Cd镉Hg汞Cl氯Sb锑Sn锡) 3.2XRF标准汞样品（机器初始化），

3.3塑胶标准样品（测试数据校准） 3.4电脑（启动软件进行测试操作，贮存数据及报告） 3.5打印机(打印报告用) 4.测试环境 4.1所有待测试样品都应放置于实验室内相对湿度：50%±3%，温度：23℃±2℃条件下进行。 4.2确保测试期间使机器处于环境条件同样在50%±3%，温度：23℃±2℃范围。 5.测试取样 5.1从总仓原材料来料中取样。 5.2从生产过程中随机抽取配料、配件、成枝样品。 5.3其它特别要求测试物料。 6.测试样品要求 6.1样品体积要求：不超过450mmx280mmx100mm. 6.2样品重量要求：不少于20g 6.3对样品的标识要求： 注明：抽样日期/客人名称/所用到的产品名称/物料名称/订单号/批次号/供应商/使用部门.以便通知及追溯。 6.4对固体物料及液体物料样品测试要求： 6.4.1对固体的物料样品无形态要求

XRF测试

XRF测试若干问题： XRF中文称为X射线荧光光谱仪，它包括能量色散型X射线荧光光谱仪（EDXRF）和波长色散型X射线荧光光谱仪(WDXRF)，WDXRF在精度和准确度方面要比EDXRF好，价格也较高。目前市场上使用较多的是EDXRF。无论是哪种X射线荧光光谱仪，它都是利用荧光散射的原理探测样品中是否存在某种元素，所以具有方便、快捷、不破坏样品、省时省事的优点，非常适用于大批量原材料的验货分析。但它存在下述问题： 第一，XRF只能进行元素分析，而不能进行价态分析。即它的分析结果包括所有价态的元素总量。例如Cr的分析，它分辨不出材料中Cr是以金属Cr、三价铬还是六价铬的形式存在，只能给出总铬的含量。 第二，XRF受基体干扰非常严重。即材料的组成成分对结果影响很大。一般来说对单纯的材料，如PP、PE、PS、高纯度的金属等，XRF测试结果的误差范围为±30％甚至更低；对复合材料，如PC+ABS、PS+PE、各种合金（含量大于1％的元素超过2种），XRF测试结果的误差范围为40～50％，材料越复杂误差越大。所以合金的测试结果误差一般要比复合塑胶的测试结果大。下面以RoHS测试为例，对台式EDXRF测试结果X进行如下解释： 元素单纯的塑胶材料单纯的金属材料复合材料 Cr X＜700ppm，可视为满足要求X＜700ppm，可视为满足要求X＜500ppm，可视为满足要求 X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析X＞500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 Br X＜300ppm，可视为满足要求—— X＜250ppm，可视为满足要求 X＞300ppm无法判断是否满足要求—— X＞250ppm无法判断是否满足要求 Pb X＜700ppm，可视为满足要求X＜700ppm，可视为满足要求X＜500ppm，可视为满足要求 1300ppm＞X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析1300ppm＞X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析1500ppm＞X＞500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X＞1300ppm可视为不满足要求X＞1300ppm可视为不满足要求X＞1500ppm可视为不满足要求 Hg X＜700ppm，可视为满足要求X＜700ppm，可视为满足要求X＜500ppm，可视为满足要求 1300ppm＞X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析1300ppm＞X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析1500ppm＞X＞500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X＞1300ppm可视为不满足要求X＞1300ppm可视为不满足要求X＞1500ppm可视为不满足要求 Cd X＜70ppm，可视为满足要求X＜700ppm，可视为满足要求X＜70ppm，可视为满足要求 1300ppm＞X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析1300ppm＞X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析1500ppm＞X＞500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X＞1300ppm可视为不满足要求X＞1300ppm可视为不满足要求X＞1500ppm可视为不满

第一性原理计算原理和方法

第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质是旧键的断裂和新建的形成，参与成键原子的电子壳层重新组合是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排，借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学，为解决这一问题提供了一般的方法，然而，对于一些实际的体系，不引入一些近似， 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构和性质，在非相对论近似下，须求解定态Schrodinger 方程 ''12121212122 ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??? ?????-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ （2.1） 其中分子波函数依赖于电子和原子核的坐标，Hamilton 算符包含了电子p 的动能和电子p

与q 的静电排斥算符， ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2.2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A M H 2? (2.3) 和电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2.4) 式中Z A 和M A 是原子核A 的电荷和质量，r pq =|r p -r q |，r pA =|r p -R A |和R AB =|R A -R B |分别是电子p 和q 、核A 和电子p 及核A 和B 间的距离（均以原子单位表示之）。上述分子坐标系如图2.1所示。可以用V(R,r)代表(2.2)－(2.4)式中所有位能项之和 ∑∑∑-+= ≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2.5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程和Hamilton 算符是以原子单位表示的，这样表示的优点在于简化书写型式和避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中，长度的原子单位是Bohr 半径 能量是以Hartree 为单位，它定义为相距1Bohr 的两个电子间的库仑排斥作用能 质量则以电子制单位表示之，即定义m e =1 。

第一性原理

第一章引言 在21世纪的今天，全球都面对着资源的短缺和环境的污染这两大问题。氢能源的出现，不仅仅解决了能源短缺的问题（氢能源是二次能源），同时氢能源的使用对环境几乎是没有任何的污染（氢气和氧气的反应产物只有水）。因此，从上个世纪70年代就开始关注氢能源的研发。到21世纪的今天氢能源也逐渐开始走上舞台，但是对于氢能源在应用过程中会出现的问题也亟待解决。 本章内容之一将主要介绍氢能源应用中面临的一个严峻的问题——氢气的 。其二，存储，我们将会详细的论述最新出现的一种储氢材料：储氢合金——AlH 3 简述历年来在实验和理论上对于该材料在常压下的研究成果。同时，提出对于在高压条件下进行研究的必要性以及在现阶段的成果，指出我们理论研究的AlH 3 必要性。最后，将简单的介绍高压物理学在当今学科发展中的重要性以及高压物理的发展历史，当然我们将会简述由于现实实验条件上的限制，高压物理的理论研究对于材料性能的分析和高压物理未来发展方向上的重要性和必然性。 §1.1储氢材料简介 伴随着人类社会的发展和进步，人类赖以生存的环境却让全世界都开始担忧。环境的破坏的危机以及能源的短缺的意识，迫使人们一方面去寻求新的能源，另一方面又要考虑新能源对环境所造成的破坏问题。于是氢能源作为存储量丰富，无公害，无污染的新型能源而得到了全球的关注。在以氢作为能源媒介的氢能体系中，氢的存储和氢的运输成为氢能源的实际应用中的关键环节。近年来，人们注意到储氢合金由于其材料结构上的优势而成为一种新型的储氢功能材料。由于某些合金具备特殊的晶体结构，能够使氢原子很容易的进入晶格间隙中并且形成金属氢化物，由于这种氢与金属的结合力很弱，在加热的时候，氢就能从金属中释放出来。但是这些储氢合金的储氢量很大，可以存储比其自身体积要大上1000-1300倍的氢。目前，对于储氢合金的研究也进行的如火如荼。 1.1.1氢能 随着全球人口急增，人类的能源消耗大幅度的增长；而作为主要能源的煤炭和石油，它们又都是不可再生的能源，其储量极为有限。另外，大量矿物能源的燃烧，造成大气污染、"酸雨"和"温室效应"等环境问题。因此，从20世纪60年代以来，人类为了解决未来能源的供应和生存环境问题，高呼"能源革命"。"

EDXXRF检测有害物质规范最全版

1 目的 本要求规范了工厂的XRF分析人员、测试样品、XRF设备（含软体）、及XRF测试操作等方面的要求，以提高工厂XRF分析结果的准确性及可靠性，确保工厂及供应商交货之HSF产品符合客户要求。 2 范围 本公司产品自设计、零部件采购、生产、成品出货及供货商提供给本公司之零部件，及本公司委托外包厂商制造之产品、零部件皆函盖之。 3 参考资料 电子电器产品中有害物质检测样品拆分通用要求GB/Z 20288-2006 客户规范 4 定义 4.1 XRF：X射线荧光分析仪。 4.2 HSF：无有害物质。 4.3 均质材料：指不能通过机械手段进一步拆分为不同材质的材料，均质材料各部分的组成均相同，例如各 种陶瓷、玻璃、合金、纸张、木板、树脂、塑胶及涂料等。 5 作业程序与权责 5.1 人员要求 设备使用人员需定期进定义教育训练，所有与XRF检测分析人员应按照教育训练计划进行适当的内部或 第三方培训及必要的考核。考核合格人员需取得合格证书。 5.1.1 人员资格 检验操作人员需具备高中或同等学历（含）以上学历，或有累计2年以上类似检测设备操作经验， 且经培训合格并取得合格证书。实验室主管需具备大专（含）以上学历，且已累积3年以上检测设 备操作经验或2年以上实验室管理经验。休假超过两个月的人员，需经重新培训后才能上岗作业。 5.1.2 人员培训 5.1.2.1 XRF相关人员培训方式可为内训、仪器公司或第三方实验室培训，培训时间不得少于6小 时。 5.1.2.2 培训讲师应具备大专以上学历，或有3年以上类似检测设备操作经验，或实验室主管（或 其指定人员）、教材的拟定人员。 5.1.2.3 培训内容应包含XRF设备（含软体）的操作，样品的制备，仪器、标准曲线的校正，数 据、谱图识别，检测结果判定等。 5.1.2.4 参加培训人员应参与理论及实际操作等方面的考核，且考核合格并颁发合格证书后方可 参与XRF检测作业。 5.1.2.5 与XRF作业有关的培训、考核相关的记录至少完好保存5年。 5.1.3 安全防护 XRF检测作业人员需做相应的安全防护，使其免遭辐射危害。如进行辐射监护、定期体检等。 5.2 XRF检测样品要求 测试样品应以覆盖检测区域不留空隙为宜。允许测定面稍有凸起，但若有深凹部或试料中含有金属杂质时，应尽可能加工样品，将空间或凹陷尽量除去，将金属杂质挑出。 为减少分析误差，检测样品在制备、储运、检测等过程中应防止被不当接触及外来异物污染。 5.2.1 均质样品

XRF检测原理

XRF检测原理·1 2009-11-16 12:29 原理 （XRF）仪器由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X 射线（一次射线），激励被测样品。样品中的每一种元素会放射出的二次X射线，并且不同的元素所放出的二次射线具有特定的能量特性。探测系统测量这些放射出来的二次射线的能量及数量。然后，仪器软件将控测系统所收集的信息转换成样品中的各种元素的种类及含量。利用X射线荧光原理，理论上可以测量元素周期表中的每一种元素。在实际应用中，有效的元素测量范围为11号元素（钠Na）到92号元素（铀U）。 全反射X-光荧光分析仪(Total-reflection X-ray Fluorescence Spectrometer, TXRF ) 传统X-光荧光分析仪(X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF )系利用X-光束照射试片以激发试片中的元素，当原子自激发态回到基态时，侦测所释放出来的荧光，经由分光仪分析其能量与强度后，可提供试片中组成元素的种类与含量，具有快速、非接触、非破坏性及多元素分析等特点；然而X-光荧光分析仪分析的灵敏度受到试片基质散射效应及入射X-光与试片基座反应产生的制动幅射的限制，尔后逐渐发展出全反射X-光荧光分析仪，才大幅提高X-光荧光分析仪的灵敏度。 XRF是一项非破坏性的元素定性和定量分析的技术，其原理是根据被入射X 光提升到激发态的样品，在回复到基态时，所放射的X光荧光，具有因元素种类和含量不同而有不同的波长X光射线的特性。当X光照射样品时，有两种主要的现象发生，即：散射现象（Scattering）和光电吸收（Photoelectric Absorption）。前者为当入射X光弹性碰撞到晶体样品中的原子时，入射X光的波长λ，和晶格平面间距d，绕射程度n，以及绕射角度θ，有下列的关系： nλ＝2dsinθ（1） （1）式即为布拉格定律（Bragg's Law）。散射现象为X光绕射分析技术（X-Ray Diffraction Analysis）的依据，不在本文讨论的范围之内。然而，这种利用含有适当晶格间距的单晶，可以将多色的X光束分离为许多不同的单色光束（Monochromatic Beam），进一步可以决定其波长和强度，此为利用"光电吸收"的波长发散X光荧光分析仪（Wavelength-Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry，简称WDXRF）仪器构造的依据，如图4-3所示。

xrf测试仪

XRF:X射线荧光光谱分析(X Ray Fluorescence)人们通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光（X—Ray Fluorescence），而把用来照射的X射线叫原级X射线。所以X射线荧光仍是X射线。一台典型的X射线荧光（XRF）仪器由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后，莱雷科技仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。X射线照在物质上而产生的次级X射线被称为X射线荧光。利用X射线荧光原理，理论上可以测量元素周期表中铍以后的每一种元素。在实际应用中，有效的元素测量范围为9号元素（F）到92号元素（U）。 X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内的电磁波，其特性通常用能量（单位：千电子伏特，keV）和波长（单位：nm）描述。 X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成。其核外电子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行，内层电子（如K层）在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚，释放出的电子会导致该电子壳层出现相应当电子空位。这时处于高能量电子壳层的电子（如：L层）会跃迁到该低能量电子壳层来填补相应的电子空位。由于不同电子壳层之间存在着能量差距，这些能量上的差以二次X射线的形式释放出来，不同的元素所释放出来的二次X射线具有特定的能量特性。这一个过程就是我们所说的 X射线荧光（XRF）。 波长 元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下： λ=K(Z? s) ?2 式中K和S是常数。 能量 而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为： E=hν=h C/λ 式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。因此，只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。 分类 不同元素发出的特征X射线能量和波长各不相同，因此通过对X射线的能量或者波长的

第一节第一性原理计算方法综述

第一性原理计算的理论方法 随着科技的发展，计算机性能也得到了飞速的提高，人们对物理理论的认识也更加的深入，利用计算机模拟对材料进行设计已经成为现代科学研究不可缺少的研究手段。这主要是因为在许多情况下计算机模拟比实验更快、更省，还得意于计算机模拟可以预测一些当前实验水平难以达到的情况。然而在众多的模拟方法中，第一性原理计算凭借其独特的精度和无需经验参数而得到众多研究人员的青睐，成为计算材料学的重要基础和核心计算。本章将介绍第一性原理计算的理论基础，研究方法和ABINIT软件包。 1.1 第一性原理 第一性原理计算( 简称从头计算，the abinitio calculation) ，指 从所要研究的材料的原子组分出发，运用量子力学及其它物理规律，通过自洽计算来确定指定材料的几何结构、电子结构、热力学性质和光学性质等材料物性的方法。基本思想是将多原子构成的实际体系理解成为只有电子和原子核组成的多粒子系统，运用量子力学等最基本的物理原理最大限度的对问题进行”非经验”处理。【1】第一性原理计算就只需要用到五个最基本的物理常量即( m o.e.h.c.k b ) 和元素周期表中各组分元素的电子结构，就可以合理地预测材料的许多物理性质。用第一性原理计算的晶胞大小和实验值相比误差只有几个百分点，其他性质也和实验结果比较吻合，体现了该理论的正确性。

第一性原理计算按照如下三个基本假设把问题简化： 1．利用Born-Oppenheimer 绝热近似把包含原子核和电子的多粒子问题转化为多电子问题。 2．利用密度泛函理论的单电子近似把多电子薛定谔方程简化为比较容易求解的单电子方程。 3．利用自洽迭代法求解单电子方程得到系统基态和其他性质。以下我将简单介绍这些第一性原理计算的理论基础和实现方法：绝热近似、密度泛函理论、局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)、平面波及赝势方法、密度泛函的微扰理论、热力学计算方法和第一性原理计算程序包ABINIT。 1．2量子力学与Born-Oppenheimer 近似固体是由原子核和核外的电子组成的，在原子核与电子之间，电子与电子之间，原子核与原子核之间都存在着相互作用。从物理学的角度来看，固体是一个多体的量子力学体系【2】，相应的体系哈密顿量可以写成如下形式： H (r,R) E H(r ,R) (1-1) 其中r,R 分别代表所有电子坐标的集合、所有原子核坐标的集合。在不计外场作用下，体系的哈密顿量日包括体系所有粒子( 原子核和电子) 的动能和粒子之间的相互作用能，即 H H e H N H e N (1-2) 其中，以是电子部分的哈密顿量，形式为： 22 1 e2 H e(r) r2i 1 e(1-3)

第一性原理简介

1什么是第一性原理？ 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，称为第一性原理。广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fock自洽场计算为基础的从头算和密度泛函理论（DFT）计算。 从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、薛定谔方程、Hartree-Fock自洽场、密度泛函理论等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用 以密度泛函理论(DFT)为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)的第一性原理电子结构计算方法,与传统的解析方法一样,不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等,以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等,而且它还可以帮助人们预言许多新的物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些

结果能够与实验直接进行比较,一些应用程序的发展乃至商业软件的发布,导致了基于密度泛函理论的第一原理计算方法的广泛应用。 密度泛函理论(DFT)为第一性原理中的一类，在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中，密度泛函理论（DFT）及其计算已经快速发展成为材料建模模拟的一种“标准工具”。 密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度（DOS）、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用？ 目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio、V ASP软件。其中Materials Studio（简称MS）是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。 模块简介 Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面，允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前，Materials Studio软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。 Discover: Materials Studio的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学方法，以仔细推导的力场作为基础，可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。

RoHS的XRF测试若干问题

RoHS的XRF测试若干问题 视力保护色:[ ] 字体:[小中大] [打印] [关闭] XRF测试若干问题： XRF中文称为X射线荧光光谱仪，它包括能量色散型X射线荧光光谱仪（EDXRF）和波长色散型X射线荧光光谱仪(WDXRF)，WDXRF在精度和准确度方面要比EDXRF好，价格也较高。目前市场上使用较多的是EDXRF。无论是哪种X射线荧光光谱仪，它都是利用荧光散射的原理探测样品中是否存在某种元素，所以具有方便、快捷、不破坏样品、省时省事的优点，非常适用于大批量原材料的验货分析。但它存在下述问题： 第一，XRF只能进行元素分析，而不能进行价态分析。即它的分析结果包括所有价态的元素总量。例如Cr的分析，它分辨不出材料中Cr是以金属Cr、三价铬还是六价铬的形式存在，只能给出总铬的含量。 第二，XRF受基体干扰非常严重。即材料的组成成分对结果影响很大。一般来说对单纯的材料，如PP、PE、PS、高纯度的金属等，XRF测试结果的误差范围为±30％甚至更低；对复合材料，如PC+ABS、PS+PE、各种合金（含量大于1％的元素超过2种），XRF测试结果的误差范围为 40～50％，材料越复杂误差越大。所以合金的测试结果误差一般要比复合塑胶的测试结果大。下面以RoHS测试为例，对台式EDXRF测试结果X进行如下解释： 元素单纯的塑胶材料单纯的金属材料复合材料 Cr X＜700ppm，可视为满足要求 X＜700ppm，可视为满足要求 X＜500ppm，可视为满足要求X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X＞700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X＞500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析

第一节第一性原理计算方法综述

第一性原理计算的理论方法 随着科技的发展，计算机性能也得到了飞速的提高，人们对物理理论的认识也更加的深入，利用计算机模拟对材料进行设计已经成为现代科学研究不可缺少的研究手段。这主要是因为在许多情况下计算机模拟比实验更快、更省，还得意于计算机模拟可以预测一些当前实验水平难以达到的情况。然而在众多的模拟方法中，第一性原理计算凭借其独特的精度和无需经验参数而得到众多研究人员的青睐，成为计算材料学的重要基础和核心计算。本章将介绍第一性原理计算的理论基础，研究方法和ABINIT 软件包。 1.1第一性原理 第一性原理计算(简称从头计算，the abinitio calculation)，指从所要研究的材料的原子组分出发，运用量子力学及其它物理规律，通过自洽计算来确定指定材料的几何结构、电子结构、热力学性质和光学性质等材料物性的方法。基本思想是将多原子构成的实际体系理解成为只有电子和原子核组成的多粒子系统，运用量子力学等最基本的物理原理最大限度的对问题进行”非经验”处理。【1】第一性原理计算就只需要用到五个最基本的物理常量即(b o k c h e m ....)和元素周期表中各组分元素的电子结构，就可以合理地预测材料的许多物理性质。用第一性原理计算的晶胞大小和实验值相比误差只有几个百分点，其他性质也和实验结果比较吻合，体现了该理论的正确性。

第一性原理计算按照如下三个基本假设把问题简化： 1．利用Born-Oppenheimer 绝热近似把包含原子核和电子的多粒子问题转化为多电子问题。 2．利用密度泛函理论的单电子近似把多电子薛定谔方程简化为比较容易求解的单电子方程。 3．利用自洽迭代法求解单电子方程得到系统基态和其他性质。 以下我将简单介绍这些第一性原理计算的理论基础和实现方法：绝热近似、密度泛函理论、局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)、平面波及赝势方法、密度泛函的微扰理论、热力学计算方法和第一性原理计算程序包ABINIT 。 1．2量子力学与Born-Oppenheimer 近似 固体是由原子核和核外的电子组成的，在原子核与电子之间，电子与电子之间，原子核与原子核之间都存在着相互作用。从物理学的角度来看，固体是一个多体的量子力学体系【2】，相应的体系哈密顿量可以写成如下形式： ),(),(R r E R r H H ψψ= （1-1） 其中r,R 分别代表所有电子坐标的集合、所有原子核坐标的集合。在不计外场作用下，体系的哈密顿量日包括体系所有粒子(原子核和电子)的动能和粒子之间的相互作用能，即 N e N e H H H H -++= （1-2） 其中，以是电子部分的哈密顿量，形式为：

第一性原理

第一性原理的理解及其应用 第一性原理，英文First Principle，是一个计算物理或计算化学专业名词，广义的第一性原理计算指的是一切基于量子力学原理的计算。 我们知道物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成。量子力学计算就是根据原子核和电子的相互作用原理去计算分子结构和分子能量（或离子），然后就能计算物质的各种性质。 从头算（ab initio）是狭义的第一性原理计算，它是指不使用经验参数，只用电子质量，光速，质子中子质量等少数实验数据去做量子计算。但是这个计算很慢，所以就加入一些经验参数，可以大大加快计算速度，当然也会不可避免的牺牲计算结果精度。 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，习惯上称为第一性原理[1]。 广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fork自洽场计算为基础的ab initio从头算，和密度泛函理论（DFT）计算。也有人主张，ab initio专指从头算，而第一性原理和所谓量子化学计算特指密度泛函理论计算。 第一性原理通常是跟计算联系在一起的，是指在进行计算的时候除了告诉程序你所使用的原子和他们的位置外，没有其他的实验的，经验的或者半经验的参量，且具有很好的移植性。作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理(称为理论统计数据)，也可以来自实验(称为实验统计数据)。 但是就某个特定的问题，第一性原理和经验参数没有明显的界限，必须特别界定。如果某些原理或数据来源于第一性原理，但推演过程中加入了一些假设(这些假设当然是很有说服力的)，那么这些原理或数据就称为“半经验的”。 那为什么使用“第一性原理”这个字眼呢？据说这是来源于“第一推动力”这个宗教词汇。第一推动力是牛顿创立的，因为牛顿第一定律说明了物质在不受外力的作用下保持静止或匀速直线运动。如果宇宙诞生之初万事万物应该是静止的，后来却都在运动，是怎么动起来的呢？牛顿相信这是由于上帝推了一把，并且牛顿晚年致力于神学研究。现代科学认为宇宙起源于大爆炸，那么大爆炸也是有原因的吧。所有这些说不清的东西，都归结为宇宙“第一推动力”问题。 科学不相信上帝，我们不清楚“第一推动力”问题只是因为我们科学知识不完善。第一推动一定由某种原理决定。这个可以成为“第一原理”。爱因斯坦晚年致力与“大统一场理论”研究，也是希望找到统概一切物理定律的“第一原理”，可惜，这是当时科学水平所不能及的。现在也远没有答案。 但是为什么称量子力学计算为第一性原理计算？大概是因为这种计算能够从根本上计算出来分子结构和物质的性质，这样的理论很接近于反映宇宙本质的原理，就称为第一原理了。 第一性原理计算方法的应用